JL 扩大头锚杆(索)应用指南JL 扩大头锚杆(又称钜联扩大头锚杆,简称 JL 锚杆),是采用高压喷射原理在锚孔底部一段长度范围 内对孔壁土体进行切割扩孔并置换充填水泥浆而形成 一个圆柱状的扩大头,其学术名称为高压喷射扩大头 锚杆目前已形成了 Acg、BWWcg、DWWcg等系列 标准工法和标准设备配套,广泛适用于各种粘性土和 砂土,且非常理想地解决了砂层塌孔的难题根据设 计要求、土层情况和选用的工法,扩大头的直径范围 为0.4m〜2.0m,锚杆抗拔力比普通锚杆提高3倍以上; 在相同的拉力条件下,锚头位移仅为普通锚杆的 1/3 左右普通锚杆为摩擦型锚杆,锚固体与孔壁之间不 可避免地存在着一层或多或少的泥皮膜 JL 扩大头锚 杆为端压——摩擦型锚杆,高压喷射扩孔工艺对孔壁 也有显著的加糙作用,因此它不仅抗拔力高、位移小 而且可靠性比普通锚杆显著地高经过近十年的开发研究和工程应用,完成了数十 项工程项目,不仅取得了宝贵的工程经验和测试数据, 设备标准化、工法标准化和技术质量管理标准化工作 也已经完成,形成了《高压喷射扩大头锚杆技术研究 报告》、《高压喷射扩大头锚杆技术规程》(企业标准和 地方标准已颁布执行、国家行业标准正在编制中)、《扩 大头锚固钻机企业标准》、《JL扩大头锚杆施工工法手 册》和《JL扩大头锚杆施工质量管理手册》等技术文 件,于2009年通过了建设部科技成果鉴定,评为“国 内领先水平”,并被评为建设部全国建设行业科技成果 推广项目(编号:2009024),施工工法于2009 年被评 列了广东省省级工法。
照片1为JL扩大头锚杆扩大头开挖实况;照片 2为第三代钜联扩大头锚杆钻机(100型);照片 3、 4为代表最新研究成果的双壁管(反循环 工艺)及控制部件;照片5、6为奥帆广场JL扩大头锚杆施工现场及 基坑开挖实况;照片 7、 8 为奥帆广场锚杆基本试验实况及工作中 的锚杆拉力传感器;照片 9、 10为盛世鹏城地下室抗浮锚杆现场<1■II耳 忍jk bQMH*■ =j_护卩鼻K閘翌A钻扩赫 深圳■柜联 Ar照片 2.第三代钜联扩大头锚杆钻机(100 型)照片3.JL扩大头锚杆D工法双壁管照片 4.D 工法双壁管控制部件照片照片帆广场JL扩大头锚杆施工现场 照片6奥帆广场基坑开挖实况(深度16米,面积约5万平方米)照片 7.锚杆基本试验现场照片 8.工作中的锚杆拉力传感器照片 9.抗浮锚杆施工现场照片 10.抗拔力试验现场① 钢绞线② 隔离架③ 注浆体④ 自由段套管⑤ 过渡管⑥ 锚头非预应力钢筋锚杆JL扩大头锚杆的位移小、效果好;尤其是目前正在施图1一、JL扩大头锚杆的性能和特点1、抗拔力高在相同地质条件下,其抗拔力至少比普通锚杆提 高 3 倍以上如深圳福民佳园基坑支护锚杆设计抗拔 力850KN,青岛奥帆广场设计抗拔力950KN,惠州华 贸中心设计抗拔力为670〜970KN。
不仅是普通锚杆,就连桩其抗拔力也不如扩大头 锚杆高如下图,大家可以思考一下,桩与同长度同 直径扩大头锚杆相比,哪个抗拔力更大?J.阴ti丄 」附nn丄事实上,桩的侧壁与土体之间界面是一个软弱结 构面,而扩大头锚杆的端压作用和土体等效摩擦角的 扩散效应使其抗拔力得到明显提高如深圳盛世鹏程 花园扩大头锚杆的抗拔力计算值是桩的 1.8 倍,该工 程抗浮最后采用 JL 扩大头锚杆比普通锚杆和桩节省 造价达 40%2、位移小,尤其是工作位移小在相同拉力条件下,锚头位移为普通锚杆的三分 之一左右深圳福民佳园基坑深度13.7m (淤泥及人 工填土厚度7m),采用单排JL扩大头锚杆锚拉排桩, 实测基坑最大位移3.2cm (该地块同等深度基坑采用 3排普通预应力锚杆的,实测位移为10cm左右)青 岛奥帆广场基坑深度16m,单排锚杆锚拉排桩,西侧 (邻多层房屋)最大位移仅2.5cm迄今完成的几例以JL扩大头锚杆替换内支撑的 工程,实测位移都比内支撑小太原晋商银行(原名 新湖滨饭店)基坑和深圳丹平快速路III标段下沉式 基坑都是在支护桩已施工完毕后,将原设计内支撑改 为JL扩大头锚杆的,锚杆支护的计算位移(实测位 移与其偏差均在7mm以内)比内支撑小15mm左右。
苏州中翔商贸城和常熟国际服装城基坑都是部分采 用 JL 扩大头锚杆、部分采用内支撑,结果都是采用 工中的常熟国际服装城,在重点部位特地采用了内支 撑,结果开挖后其位移反而比采用 JL 锚杆的部位大 很多,令众人感叹不已3、可靠性高、离散性小、质量稳定JL扩大头锚杆工法标准化,在相同地层中锚杆的 抗拔力和位移都很稳定,不会象普通锚杆(一次灌浆 或二次高压灌浆)那样离散性大如青岛奥帆广场三 根试验锚杆间距2m (可认为处于同一地层之中),最 大试验荷载分别为1500KN, 1406KN, 1406KN,总 位移分别为125mm、107mm、109m m惠州华贸中 心三根试验锚杆间距2.4m内(处于同一地层),最大 试验荷载分别为1302KN、1042KN、1042KN,对应 的总位移分别为122mm、99.5mm、100.5mm,离散 性非常小4、锚固段短,自由段长很短的锚固段可以提供很大的抗拔力,很长的自 由段可以把支护结构的拉力传递到深远的稳定地层 中去,基坑位移小,安全性好就象桥梁设计中的钢 索桥,在地层中设置锚固结构,通过很长的钢索来传 递桥梁巨大的荷载,因为钢索是弹性的,不仅安全性 好,而且变形是弹性可控的。
位移控制锚杆”就是 按照这一理念设计出来的,它可以使基坑位移达到最 小,从理论上来讲可以接近“零位移”5、 锚杆抗拔力由杆体强度决定普通锚杆抗拔力都是由锚固体决定的,锚固体的 摩阻是薄弱环节对 JL 锚杆,由于扩大头改变了锚 固体的受力状态使锚固力增大,杆体强度成为了薄弱 环节只要扩大头所处地层条件较好、结构设计合理, 抗拔试验时一般都是杆体断裂或屈服,发生锚固体承 载力破坏的情况很少6、 防腐耐久性好扩大头注浆体直径大,对杆体有很好的保护作 用处于非腐蚀地层中的永久性抗浮锚杆,可采用II 级防腐保护的非预应力钢筋锚杆和预应力钢绞线锚预应力钢绞线锚杆如果地层介质具有腐蚀性,为了达到永久性锚杆的一 级防腐要求,可以采用防腐套管将杆体与地层介质完 全隔离,使杆体完全不受地层介质的影响,如下图2所示① 网筋注浆复合承载体② 钢绞线③ 钢绞线套管④ 注浆体⑤ 过渡管⑥ 锚头I 级防腐预应力锚杆图27、适合于可回收锚杆在基坑工程中当需要回收锚杆时,可采用回转型 锚杆结构和无粘结钢绞线,在锚杆使用完成后可以非 常方便地回收,其优点是可以保证 100%回收成功 回转型(又称U型)可回收锚杆结构示意图、合页夹 承载体结构以及施工场景见下图。
回转型可回收锚杆采用无粘结钢绞线,承载体为网筋注浆复合承载体或者合页夹承载体)合页式承压板(锁紧状态)JL 可回收锚索施工现场二、 JL扩大头锚杆的适用领域和条件1、 适用领域 基坑支护:适用于锚拉排桩、锚拉地下连续墙 抗浮锚杆:适用于工业与民用建筑、交通、市政、人防和水利工程建(构)筑物抗浮,包括预应力锚杆 和非预应力锚杆,包括钢绞线锚杆和钢筋锚杆边坡治理:适用于锚拉类边坡支护治理,尤其是 大桩大锚类边坡工程2、 适用条件( 1) JL 扩大头锚杆适应性强,凡能施工普通锚杆 就能施工JL扩大头锚杆;(2)有些情况下施工普通锚杆有困难,也能施工 JL 扩大头锚杆三、 JL扩大头锚杆的典型应用1、控制基坑位移 当基坑影响范围内存在既有建(构)筑物、地下 管线或道路,对位移要求严格时,可以采用 JL 扩大 头锚杆控制基坑位移将扩大头深理于不受基坑开挖 影响的稳定地层之中,施加较大的预张拉力消除塑性 变形,进入工作状态后,通过很长的自由段把支护结 构的拉力传递到深远的稳定地层中,支护结构与扩大 头之间通过钢绞线杆体实现点到点的弹性连接,使其 工作位移减少到最小并可得到控制这就是“位移控 制锚杆”的概念。
青岛奥帆广场基坑深度16m,西侧 紧邻有多层天然基础房屋(距离4米),对位移限制 要求很高采用位移控制锚杆,扩大头埋深增加3米, 西侧位移成功控制在0.2 %以内(实测最大位移仅 25mm),在基坑施工和使用过程中,没有对周边建筑 物、地下管线和地面造成任何损害,达到了“零投诉” 的目标最小位移设计原理:1)土压力荷载(包括主动土压力和被动土压力) 按静止土压力计算;2)锚杆扩大头设置于基坑影响范围之外的稳定 地层之中,地层土质较好,蠕变性小;3)锚头至扩大头全长设置为自由段(或在扩大 头前保留一米的锚固段过渡),锚头与扩大头实现点 到点的弹性连接,将荷载直接传递到扩大头;4)锚杆张拉荷载大于锚杆最大工作拉力,且进 行两遍或多遍循环预张拉,消除塑性变形;5)锚杆的锁定荷载效应大于锁定后基坑开挖土 压力荷载效应;6)挡土桩墙有较大的刚度和嵌固深度;7) 在基坑工作期间,锚杆杆体保留一定外露长 度,以便必要时进行重复张拉从理论上讲,当扩大头所处地层土质蠕变小或可 忽略时,基坑是可以实现相对“零位移”的我们已 完成的多个以 JL 扩大头锚杆替代内支撑的实例,实 测位移均比内支撑小2、防止渗水涌砂当基坑采用隔水,且存在富水砂层时,为防止或 避止锚孔渗水涌砂,可采用 JL 扩大头锚杆利用其抗 拔力高的特点布置成单排,将锚杆孔口设置在地下水 位之上;或者布置较少的排数,避开砂层将锚杆设置 在粘性土中,如下图所示:一般来说,基坑深度13m左右可采用单排锚杆。
如深圳福民佳园基坑深度13.7m,单排锚杆设计抗拔 力850KN,间距2m青岛奥帆广场基坑深度16m, 单排锚杆设计抗拔力950KN,双排桩3、替代普通锚杆 对于已经按普通预应力锚索设计的基坑工程,可 以采用 JL 扩大头锚索替换普通预应力锚索替代方法:以一条JL锚索替代原来2〜3条普通 锚索为了不改变原桩墙内力,仅将水平间距增大2〜 3 倍,锚杆排数不变替代优点:(1 )节省造价;(2) 安全性提高,基坑位移减小;(3) 节省工期青岛奥运项目 31 号地块(奥帆广场)基坑深度 约16m,基坑面积约5万平方米,紧邻大海,基坑支 护原设计方案为4排普通锚索锚拉排桩支护,采用JL 扩大头锚索后,只需一排锚杆,不仅解决了海边施工 锚杆渗水涌砂的老大难问题,而且最大限度的节省了 工期,节省了造价,基坑开挖后监测结果表明:基坑 位移小,安全性好盛世鹏程花园抗浮锚杆工程位于深圳市福田区 八卦岭,抗浮锚杆原设计为普通锚杆,工程量大,造 价高,费时费财,后经优化设计采用 JL 扩大头抗浮 锚杆,由于单根锚杆抗拔力高,工程量大大减少,为 业主节省了工期与造价,获得了业主高度评价。